低成本无钴高镍正极的挑战与策略

高镍正极材料是一类综合性能优越的锂离子电池正极材料，它不仅可以达到比传统钴酸锂更高的能量密度，而且成本更低、更加环保，在动力电池市场具有巨大优势。为了进一步降低储能器件成本来适应与日俱增的能源需求，开发无钴高镍正极材料成为新的研究焦点。本文从镍酸锂正极的本征性质出发，论述去钴化的可行性与无钴高镍正极的重点挑战，总结目前学界已有的实现策略，最后对无钴高镍正极的发展方向作出展望。     

掺钴镍酸锂正极材料的研究进展

锂离子电池正极材料钴酸锂的价格昂贵,原料有限,污染性大,有毒性,以及其过充不安全性决定了它不可能在大容量和大功率电池中得到应用.掺钴镍酸锂材料具有较高的比容量,较低的成本,以及对环境无污染等优点成为替代锂离子电池正极材料钴酸锂的理想材料.综述了掺钴镍酸锂材料作为锂离子电池正极材料的制备方法、存在的问题以及解决的思路.同时对该正极材料的未来发展趋势做出了简要的预测.     

高镍层状正极材料失效机理及改性的研究进展

高镍层状正极材料Li[Ni_(1-x)M_x]O_2 (其中M为Co、Mn或者Co、Al等组合,1-x≥0.6),具有高比容量、环境友好和低成本等优势,逐步成为最具应用前景的锂离子动力电池正极材料,然而,由于材料本身结构稳定性及热稳定性较差(阳离子混排、不可逆相变、界面反应、微裂纹)而引起的容量衰减等失效阻碍了其应用进程。为了应对以上高镍层状正极材料面临的挑战,综述了近年来该材料失效机理的研究进展,并从掺杂以及表面改性等方面总结了近年来国内外对该材料的研究进展。     

镍钴锰酸锂正极材料研究进展

锂离子电池在手机、笔记本电脑、新能源汽车和储能等领域发挥着重要作用,正极材料作为锂离子电池的重要组成部分,成为制约其大规模推广应用的关键。镍钴锰酸锂具有比容量高、成本较低、稳定性能好等优势,是最具前景的锂电池正极材料之一。本文调研了近年来的相关文献,着重介绍不同三元材料的制备方法以及锂离子电池改性策略。最后指出镍钴锰酸锂三元正极材料目前遇到的最大问题以及未来发展方向。     

用于锂离子电池高压LNMO正极的瓜尔胶-木聚糖粘结剂

具有尖晶石结构的镍锰酸锂(LNMO)被认为是最有前景的正极材料之一,然而高工作电压会严重影响LNMO正极的循环寿命,导致在充放电过程中容量快速衰减、循环性能较差。针对锂离子电池无钴正极材料镍锰酸锂(LNMO)在高电压下的界面不稳定的缺点,开发了适用于5.0 V高压LNMO正极的木聚糖-瓜尔胶复合粘结剂。研究结果表明,瓜尔胶与木聚糖通过交联形成酯基,使粘结剂具备良好的机械性能;与PVDF粘结剂相比,使用复合粘结剂的LNMO的循环稳定性得到了显著提高,是具有应用前景的锂离子电池高压正极粘结剂。     

锂离子电池正极材料镍酸锂研究进展

镍酸锂具有比容量高、污染小、价格适中、与电解液匹配好等优点，被认为是一种较有发展前景的锂离子电池正极材料。但它合成困难，循环稳定性差。近几年来一些研究人员从合成方法、掺杂改性等方面对镍酸锂做了大量的研究工作。介绍了作为锂离子电池正极材料的镍酸锂的结构特征、电化学性能及现阶段存在的问题；综述了近几年来国内外的电化学研究者对锂离子电池正极材料镍酸锂的合成及稀土掺杂方面的研究进展和稀土掺杂对镍酸锂的结构和电化学性能的影响；并对镍酸锂未来的发展方向做了展望。     

锂离子电池正极材料技术进展

概述了国内外近30 a有关锂离子电池正极材料的研究进展以及笔者在锰系正极材料方面的研究结果; 比较了几种主要正极材料的性能优缺点;阐明了正极材料发展方向。近期镍钴锰酸锂三元材料将逐步取代钴酸锂,而改性锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料以及两者的混合体将在动力型锂离子电池中获得广泛使用。在未来5~10 a,高容量的层状富锂高锰型正极材料或许会是下一代锂离子电池正极材料的有力竞争者。     

高比能锂离子电池富锂正极材料研究进展

富锂正极材料被认为是高比能锂离子电池的潜在正极材料之一,其能够提供约300 mA·h/g的可逆容量,相比于目前商业化正极材料具有明显优势.然而初始Coulombic效率低、电压衰减、容量衰减等阻碍了其实际应用.本综述针对2类富锂材料包括富锂锰基材料和富锂阳离子无序材料,详细介绍其晶体结构、阳离子氧化还原机制、阴离子氧化...     

锂离子电池正极材料锰酸锂的制备与改性研究

锂离子电池是绿色高能可充电池,具有工作电压高、比能量大、自放电少、循环寿命长、无记忆效应、无环境污染等突出优点.尖晶石型锰酸锂正极材料具有无毒、成本低、电容量高等优点,近年来引起广泛关注.但在高温环境下,锰酸锂正极材料的充放电容量迅速下降,成为制约其发展的主要缺点.从锰酸锂的制备与改性研究方面综述了锂离子电池正极材料锰酸锂的研究进展,在此基础上,提出了正极材料锰酸锂的发展方向.     

高镍三元正极材料镍钴铝的掺杂改性研究进展

高镍三元正极材料镍钴铝（NCA）因具有较高的能量密度及工作电压、成本低、环境友好等优点极有可能成为下一代广泛应用的锂离子电池正极材料之一。然而镍含量的提高导致材料结构不稳定、循环性能和倍率性能降低,限制了其进一步发展。主要从锂位、过渡金属位、氧位掺杂及复合共掺杂4个方面综述了不同位置离子掺杂的改性机理。大量研究结果表明,通过复合共掺杂方式进行改性,能够结合单离子掺杂的优点有效提升镍钴铝正极材料的电化学性能。     

共沉淀法制备高镍氧化物正极材料前体研究进展

高镍氧化物正极材料（Ni质量分数≥0.8）具有高比容量、高压实密度、低成本等优势,能够满足下一代动力电池低钴和高能量密度的需求。其中,氢氧化物前体的尺寸、球形度、粒度分布以及纳米片堆积方式等直接影响最终产品的性能。共沉淀法是目前普遍采用的商业化制备氢氧化物前体的途径。在合成过程中,反应体系溶液的pH、氨水浓度、进料速度等影响产物沉淀速率和产品质量,而反应釜的结构优化有助于提高溶液的混合、热质传递等。本文结合共沉淀反应工艺参数的理论计算,介绍了制备高镍氧化物正极材料前体连续搅拌反应器系统（CSTR）的结构设计原理,总结了合成工艺参数对前体成核生长、微结构的影响规律,介绍了共沉淀法制备优质前体的关键因素。最后,通过分析我国高镍氧化物前体的市场现状,展望了共沉淀法制备前体的未来发展趋势。     

锂离子电容器碳正极材料的研究进展

锂离子电容器是一种采用电容型正极材料、电池型负极材料进行组装的储能器件，结合了锂离子电池与超级电容器两者的优点，兼具高能量密度、高功率密度和长循环寿命。但是由于锂离子电容器还存在正负极动力学过程以及容量不匹配的问题，大大影响了锂离子电容器的电化学性能。通常锂离子电容器的功率密度取决于负极材料，而能量密度取决于正极材料，因此为提高锂离子电容器的能量密度，还需发展具有高比容量和高导电性的正极材料。目前，碳材料因具有低成本、来源广泛、高比表面积和丰富的孔道结构等特点，是一种极具应用潜力的电极材料。综述并分析了各种碳材料(包括活性炭、模板炭、石墨烯和生物炭等)作为锂离子电容器正极材料的电化学性能与优缺点，最后对锂离子电容器正极材料的研究提出了建议与展望。     

锂电池正极材料FeS2制备研究进展

介绍了黄铁矿FeS2的晶体结构和性质,综述了近年来锂电池正极材料FeS2的制备方法研究进展。归纳总结了近年来人工合成与天然黄铁矿加工两种工艺制备锂电池正极材料FeS2的研究成果以及各工艺的优缺点,概述了对FeS2进行改性研究的成果,并对今后FeS2的主要研究方向和发展进行了展望。     

Elevated Li+ diffusivity in Ni-rich layered oxide by precursor pre-oxidation

Ni-rich layered oxide possesses a high theoretical capacity, high working voltage, and low cost; hence, categorized as a potential cathode material for high energy-density Li-ion batteries (LIBs). However, poor cycling performance, voltage fading, and thermal instability are some major issues that need to be addressed. Herein, a successful synthesis strategy is utilized to form a ternary oxide by sintering the hydroxide precursor at 500 °C for 6 h, followed by the lithiation of oxide under different sintering temperatures. The precursor pre-oxidation mitigates the cation mixing, removes residual lithium compounds, and enhances Li⁺ transportation. Moreover, the influence of sintering temperature on the electrochemical performance reveals that 750 °C for 15 h (NCAO-2) is the optimum temperature for oxide precursor. At this temperature, NCAO-2 holds enhanced cycling stability with retention of 89.8% after 100 cycles and 71% after 200 cycles. In contrast, the cathode synthesized with hydroxide precursor maintains 66.6% and 55.4% after 100th and 200th cycles at 1 C under the voltage range of 2.7–4.3 V. Furthermore, the rate capability, lithium diffusivity, and the thermal stability increase for oxide precursor NCAO-2. Consequently, the sintering of hydroxide precursors protects the particle from the inner to the outer surface. Hence, it is helpful to use oxide precursors to modify Ni-rich layered oxides further to attain high discharge capacity and enhanced cycling performance for their usage in high energy-density LIBs.     

高镍系正极材料LiNi1-xMxO2(M=Co,Mn,Al,x≤0.4)储存性能的研究进展

高镍系正极材料LiNi1-xMxO2(M=Co, Mn, Al, x≤0.4),因其能量密度高、成本低廉以及环境友好等优点而引起研究者的广泛关注.但是,该材料也存在一些缺陷,如循环过程中结构不稳定、高温条件下稳定性差以及储存性能不佳等,这些缺点在很大程度上限制了其在锂电领域的广泛应用.着重分析了该材料储存性能不佳的根本原因,并总结了近年来研究人员关于改善高镍系正极材料储存性能的研究进展, 最后进一步针对改善高镍系正极材料的储存性能做出了展望.     

Effects of gradient concentration on the microstructure and electrochemical performance of LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 cathode materials

Nickel(Ni)-rich layered materials have attracted considerable interests as promising cathode materials for lithium ion batteries (LIBs) owing to their higher capacities and lower cost. Nevertheless, Mn-rich cathode materials usually suffer from poor cyclability caused by the unavoidable side-reactions between Ni⁴⁺ ions on the surface and electrolytes. The design of gradient concentration (GC) particles with Ni-rich inside and Mn-rich outside is proved to be an efficient way to address the issue. Herein, a series of LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂ (LNCM622) materials with different GCs (the atomic ratio of Ni/Mn decreasing from the core to the outer layer) have been successfully synthesized via rationally designed co-precipitation process. Experimental results demonstrate that the GC of LNCM622 materials plays an important role in their microstructure and electrochemical properties. The as-prepared GC3.5 cathode material with optimal GC can provide a shorter pathway for lithium-ion diffusion and stabilize the near-surface region, and finally achieve excellent electrochemical performances, delivering a discharge capacity over 176 mAh·g⁻¹ at 0.2 C rate and exhibiting capacity retention up to 94% after 100 cycles at 1 C. The rationally-designed co-precipitation process for fabricating the Ni-rich layered cathode materials with gradient composition lays a solid foundation for the preparation of high-performance cathode materials for LIBs.     

不同钴含量对三元正极材料性能的影响研究

随着新能源汽车和锂离子电池的普及和推广,钴的需求量逐渐增大,降低动力三元正极材料中钴元素的含量,成为新能源产业链所有公司的当务之急。通过对NCM622三元正极材料中不同钴元素的含量进行实验探索,在最佳实验条件下,分别合成NCM60/20/20、NCM60/15/25、NCM60/10/30、NCM60/05/35 4种正极材料,并对三元正极材料的SEM、XRD、首次放电容量、首次放电效率、倍率性能、循环性能及直流阻抗（DCR）增长等性能指标进行分析,探索钴元素含量对三元正极材料和锂离子电池的影响。实验发现,钴元素物质的量分数由20%降低至5%,材料的首次放电容量由178 mA·h/g降低至165 mA·h/g,50圈循环保持率由96%降低至88%,DCR由10%增长至20%,当钴元素物质的量分数低于10%时,性能衰减更为明显。     

钾离子电池正极材料的研究进展

由于资源和成本优势，以及工作原理与锂离子电池的相似性，钾离子电池在未来的大规模储能应用中有着光明的发展前景。然而相比于锂、钠离子，钾离子半径较大，这不仅影响了其在电极中的输运，而且容易对电极材料的结构造成一些不可逆的破坏，进而导致较差的电化学性能。对于钾离子电池，负极可采用与锂离子电池相同的石墨负极，而正极材料是目前的研发高性能钾离子电池的关键。因此，本文在总结了最常见的四类钾离子电池正极材料的相关进展，并分别探讨了各自的优势、问题及相应的改性方法的基础上，展望了钾离子电池正极材料未来的发展。     

NbO x 掺杂对Pt/TiO2催化燃烧氯乙烯的促进作用

通过制备Pt/Nb _x /TiO₂研究了NbO _x 在催化燃烧氯乙烯中的作用;采用XRD、XPS、H₂-TPR、NH₃-TPD与Py-FT-IR表征了NbO _x 对于催化剂组织结构、氧化还原以及酸碱性的影响。负载NbO _x 可促进Pt/TiO₂反应性能的提高,当Nb/Ti摩尔比为0.09时,即Pt/Nb_0.09/TiO₂可在246℃实现90%氯乙烯的转化;与Pt/TiO₂相比,达到相同转化率的温度向低温偏移69℃。NbO _x 也影响了催化燃烧过程中的含氯副产物的总浓度和分布。催化剂表征结果发现NbO _x 的引入可进一步增加Pt与载体（TiO₂）之间的相互作用,提高催化剂的表面活性氧物种的浓度,进而促进了催化剂氧化还原性能的提高。催化剂表面的总酸量随着NbO _x 含量的增加而降低,尤其是表面Lewis酸量。因此,催化剂表面的酸量和酸分布不是决定反应性能的唯一因素,而低温的氧化还原性更有利于催化剂性能的提高。     

四氧化三钴负极材料合成方法研究进展

四氧化三钴作为锂离子电池负极材料已被广泛研究。近年来对四氧化三钴电极材料性能的改进一直是锂离子电池研究领域的热点和前沿之一。综述了四氧化三钴作为锂离子电池负极材料的最新研究进展,从结构和充放电机理、合成方法及复合改性等方面进行了讨论,指出了其作为锂离子电池负极材料的发展趋势。